О ПРОБЛЕМАХ ИЗУЧЕНИЯ ГЕОМЕТРИИ:
1) В НАЧАЛЬНОЙ ШКОЛЕ
Внедрение в практику начальной школы идей развивающего обучения нашло свое отражение не только в разработке новых концепций (Л.В. Занков, В.В.Давыдов) и в издании альтернативных учебников, но и в изменении действующих учебных планов начальной школы и введении новых курсов “Мир и человек ”, “Математика и конструирование” и др., целью которых является реализация идей развития младших школьников в процессе обучения.
Однако ни один из этих новых курсов не затрагивает так ощутимо содержание и методику обучения предмету, как курс “Математика и конструирование” (“Наглядная геометрия”). Это обусловлено тем, что введение данного курса повлекло за собой не только разработку новых современных методик обучения ребенка младшего школьного возраста, но и значительное обновление и расширение объема математических понятий и отношений.
Основной задачей такого курса в начальной школе является обучение младшего школьника моделированию пространственных отношений и формирование на этой основе геометрических понятий и представлений.
Мысль о том, что курс “Наглядной геометрии” был бы полезен в начальной школе, не является новой, но сложность ее реализации в существующем курсе математики для начальных классов долгие годы останавливала методистов и учителей. О необходимости введения такого курса настойчиво говорили психологи, среди которых был и американский педагог-психолог Д. Брунер. Он писал: “… Быть может, самым поразительным примером такого (традиционного) подхода является первоначальное изложение Евклидовой геометрии учащимся средней школы в виде ряда аксиом и теорем без всякой опоры на непосредственный опыт оперирования простыми геометрическими формами. Если бы ребенок раньше овладел понятиями и доступными ему способами действий в виде “интуитивной геометрии”, то он смог бы более глубоко усвоить смысл теорем и аксиом, которые ему объясняются позднее”.
Изучая геометрию, мы отвлекаемся от реальных объектов действительности: среди всех свойств рассматриваем только размеры, форму и положение в пространстве. Т.о., мы изучаем абстрактные модели каких-то реальных объектов.
Психологической особенностью детей младшего школьного возраста является преобладание наглядно—образного мышления, им сложно иметь дело с абстракциями. Восприятие же формы (основа распознания), формирующийся образ предмета складывается на основании объединения в комплекс тактильных, зрительных и кинестезических ощущений (двигательных, связанных с ощупыванием, поворачиванием и т.п.).
В связи с этим основной метод, используемый в курсе “Наглядная геометрия” для формирования геометрических представлений, - это метод действия с объектами, а не метод наблюдения над ними (как это делается в основном курсе геометрии сегодня). В большей мере эта работа производится на интуитивной основе, на уровне осмысления через ощущение, поскольку практическая деятельность (в отличие от теоретической) чаще использует догадку, интуицию. Такая практическая деятельность будет стимулировать развитие “геометрического чутья”, “геометрического видения”, а значит и геометрического пространственного мышления.
Метод действия с объектами предполагает построение курса “Математика и конструирование” (“Наглядная геометрия”) на основе системы практических работ (см. приложение), позволяющих детям научиться строить модель изучаемого пространственного соотношения, используя всевозможную вещественную наглядность (палочки, бечевку, бумагу, геометрические мозаики, конструкторы разных типов и т. д.), либо пользуясь графикой (схемой, чертежом). Такую деятельность называют моделированием.
Действие моделирования является как раз тем общим способом действий, который отражает специфику математического описания действительности. Если человек умеет построить какую-либо модель изучаемого предмета, процесса, явления, ситуации, отношения и описать ее на математическом языке, значит, он обладает тем, что мы называем математическим мышлением.
В процессе построения курса не считаю необходимым строго следовать логике построения Евклидовой геометрии, т.к. полагаю, что этот урок не должен превращаться в урок геометрии. Геометрический материал осваивается ребенком в ходе выполнения конструкторских заданий, геометрическое обобщение выступает в виде результата решения конструктивной задачи.
Моделируя пространственные отношения наиболее доступным для этого возраста способом, с опорой на наглядно-образное мышление, практическую деятельность и кинестезические ощущения (проводя пальцем по прямому острому сгибу бумаги, который в любом случае будет слегка шероховатым, ребенок закрепляет представление о прямой линии на тактильном уровне) ученик легко усваивает начальные геометрические сведения. Использование линейки, карандаша и линованной бумаги в тетради для проведения этой работы менее эффективно, т.к. ученики не осмысливают самого понятия “прямая линия”, имея перед глазами разлинованную поверхность – они даже точки стараются ставить на перекрестке линий (в “узлах”), а сгибание проводят, ориентируясь на разлиновку страницы. Кроме этого, приходится тратить много времени на обучение правильному пользованию линейкой и карандашом, без которых на данном этапе вполне можно обойтись.
Если же учесть, что полученные в начальных классах элементарные навыки построения и измерений сохраняются у учащихся на долгие годы, то становится ясной значимость формирования этих навыков именно в этот период.
Обобщая все выше сказанное, можно сделать следующий вывод: в I—IV классах происходит накопление простейших геометрических представлений у учащихся, овладение элементарными навыками использования линейки, циркуля, чертежного угольника, транспортира, ознакомление с некоторыми геометрическими терминами. Это достигается путем систематически проводимых практических работ. Уже в этих классах учащиеся постепенно готовятся к пониманию роли определений. Происходят первые попытки отыскания “названия” некоторым геометрическим фигурам: треугольнику, четырехугольнику, пятиугольнику. Но задача поисков формулировки определений еще не ставится.
2) В 5-6 КЛАССАХ
Логическим продолжением приведенных выше соображений о методике и содержании курса “Наглядная геометрия” очевидно, должно явиться создание соответствующего курса для 5-6 классов.
Многие методисты-математики пытались создать единый курс математики для 5-6 классов и эти попытки не увенчались успехом. Это в первую очередь относится как к содержанию геометрической части курса, так и к стыковке геометрического и числового материалов. Попытки создания такого курса были в учебниках Виленкина Н.Я. “Математика” 5,6 кл. и “Математика” 5, 6 кл. (под редакцией Дорофеева Г.В. и Шарыгина И. Ф.) .Что же мы там видим? Во-первых, геометрического материала мало, он в основном направлен на пропедевтику будущих систематических знаний. Во-вторых, как это уже указывалось по отношению к начальной школе, что за эти два года изучено, сформировано, отработано хотя бы на уровне представлений – понять трудно, а это значит, что в последующих классах все придется начинать сначала.
Главная проблема состоит в том, что для этого возраста необходимо создать специальный курс геометрии, соответствующий огромной активности и большим возможностям, присущим ученикам 5-6 классов.
Очень важно отметить, что нельзя с 1—по 6 класс по геометрии учить “чему-нибудь и как-нибудь”. Должна быть построена четко спланированная, продуктивная, интересная работа по усвоению геометрических знаний, которая к 11 классу даст свой результат.
Основываясь на положениях психологов о том, что у детей младшего школьного возраста наиболее развитым является наглядно-образное мышление и, используя учебники И. Ф. Шарыгина, Л. Н. Ерганжиевой “Наглядная геометрия” и “Геометрия для младших школьников” (из серии МПИ), я составила программу изучения геометрии в 5-6 классах, по которой работаю с 1997 года. Программа рассчитана на 34 часа в 5 классе и на столько же в 6 классе. Ее цель – подготовить учащихся к овладению систематическим курсом геометрии. Тогда в 7 классе можно четко поставить задачу – выстроить уже знакомый материал так, чтобы удалось доказать справедливость уже известных фактов и других, пока неизвестных. Конечно, и сам курс “Наглядная геометрия” или “Введение в геометрию” (название роли не играет) должен быть логичным, чтобы не появлялось в нем немотивированных понятий.
Пояснительная записка.
В основе курса “Наглядная геометрия” должна лежать максимально конкретная, практическая деятельность ребенка, связанная с различными геометрическими объектами. В нем не должно быть теорем, строгих рассуждений, но должны присутствовать такие темы и задания, которые бы стимулировали учащегося к проведению несложных обоснований, к поиску тех или иных закономерностей.
Данный курс дает возможность получить непосредственное знание некоторых свойств и качеств важнейших геометрических понятий, идей, методов, не нарушая гармонию внутреннего мира ребенка. Соединение этого непосредственного знания с элементами логической структуры геометрии не только обеспечивает разностороннюю пропедевтику систематического курса геометрии, но и благотворно влияет на общее развитие детей, т.к. позволяет использовать в индивидуальном познавательном опыте ребенка различные составляющие его способностей.
Эта программа основана на активной деятельности детей, направленной на зарождение, накопление, осмысление и некоторую систематизацию геометрической информации. Такая ориентация подготовительного курса неслучайна, т.к. в систематическом курсе вся геометрическая информация представлена в виде логически стройной системы понятий и фактов. Но пониманию необходимости дедуктивного построения геометрии предшествовал долгий путь становления геометрии, начало которого было связано с практикой. Кроме того, изучение систематического курса геометрии начинается в том возрасте, когда интенсивно должно развиваться математическое мышление детей, когда реальная база для осознания математических абстракций должна быть уже заложена. Поэтому перед изучением систематического курса геометрии с учащимися необходимо проводить большую подготовительную работу, которая и предусмотрена программой “Наглядная геометрия”.
Цели курса:
- создание запаса геометрических представлений, которые в дальнейшем должны обеспечить основу для формирования геометрических понятий, идей, методов;
- максимальное развитие познавательных способностей учащихся;
- показать роль геометрических знаний в познании мира;
- развитие интуиции и геометрического воображения каждого учащегося.
Тематическое планирование материала:
5 класс:
- Первые шаги в геометрии. Зарождение и развитие геометрической науки. 1 ч
- Пространство и размерность. Мир трех измерений. Форма и взаимное расположение фигур в пространстве. Перспектива. 1 ч
- Простейшие геометрические фигуры. Точка, прямая, плоскость. Отрезок, луч, угол. Измерение углов. Виды углов. Смежные и вертикальные углы. 2 ч
- Куб и его свойства. Основные элементы куба: грань, ребро, вершина. Диагональ куба. Развертка куба. Изготовление бумажных моделей куба. Изображение куба и его сечений. Практическая работа “Куб”. 4 ч
- Задачи на разрезание и складывание фигур. Пентамино. Паркеты. Творческая работа “Паркеты на клетчатой бумаге”. Танграм 2 ч
- Треугольник. Виды треугольников. Паркеты из треугольников. Сумма углов треугольника. Конструкции из треугольников. Флексагон. Построение треугольников. Треугольник Пенроуза. Египетский треугольник. Практическая работа “Треугольник”. 3 ч
- Многогранники. Параллелепипед, его свойства и сечения. 2 ч
- Призма. Прямая призма. Свойства и сечения прямой призмы. 2 ч
- Пирамида. Треугольная пирамида, ее свойства и сечения. Пирамида Хеопса. 2 ч
- Правильные многогранники. Формула Эйлера. Развертки правильных многогранников и их изготовление. 1 ч
- Геометрические головоломки. Геометрия танграма. Стомахион. 2 ч
- Измерение длины. Меры длины. Старинные русские меры длины. Периметр многоугольника. 2 ч
- Вычисление длины, площади и объема. Площади фигур. Палетка. Практическая работа “Площадь”. Объемы тел. Практическая работа “Объемы”. 5 ч
- Окружность. Круг. Радиус и диаметр. Как нарисовать окружность без циркуля? Деление окружности на части. Архитектурный орнамент Древнего Востока. Из истории зодчества Древней Руси. Конус, цилиндр, шар. 2 ч
- Геометрический тренинг. Развитие “геометрического зрения”. Решение занимательных геометрических задач. 2 ч
- Задачи со спичками. 1 ч
6 класс:
- Оригами – искусство складывания из бумаги. Изготовление коллекции оригами. 6 ч
- Координаты: прямоугольные и полярные на плоскости. Координаты в пространстве. Игра “Остров сокровищ”. Графические диктанты. 4 ч
- Параллельность и перпендикулярность. Проведение параллельных прямых. Проведение перпендикуляра к прямой. Скрещивающиеся прямые. 3 ч
- Замечательные кривые. Эллипс, гипербола, парабола. Спираль Архимеда. Синусоида, кардиоида, циклоида, гипоциклоиды. Геометрическое вышивание. Построение астроиды, кардиоиды, нефроиды методом математического вышивания. Творческая работа “Создание рисунков-вышивок”. 3 ч
- Топологические опыты. Лист Мебиуса. Задачи на вычерчивание фигур одним росчерком.1 ч
- Кривые дракона. 1 ч
- Лабиринты. Нить Ариадны. Творческие работы. 1 ч
- Симметрия, ее виды. Симметричные фигуры. Практическая работа “Симметрия”. Творческие работы. 3 ч
- Зеркальное отражение. Опыты с зеркалами. 1 ч
- Бордюры. Трафареты. Творческие работы. 2 ч
- Орнаменты. Паркеты. Творческие работы. 2 ч
- Симметрия помогает решать задачи. 2 ч
- Задачи, головоломки, игры. 2 ч
- Геометрические фигуры на экране компьютера. 3 ч
Можно сделать главный вывод: учащимся 5 класса доступен предлагаемый геометрический материал. Хотя в 5-6 классах обучение и остается наглядным, но расширяется круг изучаемых геометрических фигур, и начинается целенаправленная работа по формированию навыков дедуктивного мышления. Особое внимание уделяется формулировкам выводов из наблюдений. Появляются простейшие дедуктивные умозаключения, первые теоремы и их доказательства.
Опыт девяти лет работы по ведению курса “Наглядная геометрия” показал высокий уровень сформированности у детей к 7 классу представлений о геометрических фигурах, умений выделять их признаки, сравнивать, обобщать, классифицировать. Учащиеся хорошо овладели чертежными инструментами и у них позднее не было проблем на уроках черчения. Дети 13-14 лет обладают пространственным воображением. И главное:
- у учащихся формируется общее положительное отношение к предмету геометрии, а также высокая познавательная активность;
- учащимся нравятся трудные задачи, они стремятся самостоятельно справиться с ними и очень ждут этих уроков.